短纤维-橡胶复合材料(SFRC)具有高模量、高抗刺扎性、高撕裂强度、高尺寸稳定性、抗蠕变等特点。但是短纤维在橡胶中分散困难以及界面粘合性不好一直是SFRC应用上的两大难题。尤其是未经处理的棉短纤维(SCF),由于氢键或原纤化作用而易于集束,在橡胶中难以均匀分散。对于SCF补强橡胶复合材料的研究在以往未受到应有的关注。近年来世界性的资源危机和生态问题,使人们越来越重视对以SCF为主的天然纤维增强高聚物复合材料的研究。本论文通过选择多种分散剂和改性剂,采用简易而独特的方法对SCF进行预处理,并应用于三元乙丙橡胶(EPDM)/SCF复合材料的制备。利用橡胶加工分析仪(RPA)和电子扫描电镜(SEM)等现代分析测试方法,研究了预处理SCF对SFRC的结构和性能的影响,并与木素纤维素短纤维和预处理尼龙短纤维进行了对比试验。研究结果表明:(1)使用合适的分散剂和改性剂并用,对废旧SCF进行预处理,改善了SCF在EPDM中的分散及其与EPDM的粘合,明显提高了SCF对EPDM的增强效果,而且预处理SCF对混炼胶的硫化特性和硫化胶的热空气老化性能没有明显的影响。(2)在相同SCF用量情况下,与未处理SCF相比,分散剂FP(一种含有醚键和环氧基团的化合物)预处理SCF增强SFRC的撕裂强度和拉伸强度都有所提高,扯断伸长率基本保持不变;而分散剂FK(一种高级脂肪酸衍生物化合物)预处理SCF增强SFRC的定伸应力有明显提高,拉伸强度和撕裂强度基本保持不变;分散剂FC(一种脂肪酸酯磺酸盐)、分散剂FJ(一种高级脂肪醇)处理的SCF增强的SFRC撕裂强度和扯断伸长率有明显的提高,但拉伸强度有所降低;分散剂FS、FZ预处理SCF的SFRC力学性能都明显下降。分散剂的用量在2.5%～5.0%预处理SCF范围就可以使SCF达到较好的分散效果。(3)在相同SCF用量情况下,在2.5%～5.0%预处理SCF用量范围内,与未处理SCF相比,改性剂ZF(一种含有多硫键的硅烷偶联剂)、改性剂GL(一种钛酸酯偶联剂)和改性剂YQ(一种铝钛复合偶联剂)能提高预处理SCF与橡胶基质的粘合性,其中改性剂ZF预处理SCF的SFRC力学性能提高最为明显。(4)在相同SCF用量情况下,与未处理SCF相比,分散剂FK与分散剂ZF并用以及分散剂FP、分散剂FC、分散剂FJ与改性剂YQ并用预处理SCF增强SFRC的撕裂强度和拉伸强度都有明显的增加。其中分散剂FK与改性剂ZF预处理SCF的SFRC扯断伸长率明显降低,定伸应力有较大提高。而分散剂FP、分散剂FC、分散剂FJ与改性剂YQ并用预处理SCF的SFRC的扯断伸长率比未处理SCF的SFRC可提高2～3倍。(5)在2.5～20.0phr用量范围内,与相同用量的预处理尼龙短纤维DN66、木素纤维素短纤维E-140相比,2.5%分散剂FC与2.5%改性剂YQ并用预处理SCF的SFRC的拉伸强度最高,撕裂强度在预处理尼龙短纤维DN66、木素纤维素短纤维E-140的SFRC之间,扯断伸长率大于预处理尼龙短纤维DN66的SFRC,与木素纤维素短纤维E-140的SFRC相当。(6)RPA分析表明,与未添加SCF和添加相同用量未处理SCF的SFRC相比,在相同其他条件下对温度、频率和应变扫描,5.0%分散剂FK和5.0%改性剂ZF并用预处理SCF的SFRC混炼胶和硫化胶弹性模量有明显的提高。(7)SEM分析SFRC断面结果发现,未处理SCF在SFRC分散困难,与橡胶基质粘合差;而5.0%分散剂FK与5.0%改性剂ZF、2.5%分散剂FC与2.5%改性剂YQ、2.5%分散剂FJ与2.5%改性剂YQ、2.5%分散剂FP与2.5%改性剂YQ并用预处理SCF在SFRC都分散较均匀,且与橡胶基质粘合良好,其中大部分SCF被拉断。